声音的反射

如何避免回声泄露你的位置

在希腊神话中，埃可（Echo[1]）是个山间仙女，由于受到惩罚，她不能自己说话，只能重复别人的话。如今，科学准备要让这个小仙女完全失去发声的能力。由北卡罗来纳州杜克大学史蒂文·坎默（Steven Cummer）博士率领的一个物理学家团队计划设计一种外壳来阻止物体发出的声音被反射。这种设备可以帮助潜艇藏匿。

被用来侦测潜艇的“声纳”技术利用的是一个传送装置和一个接受装置，前者用来发射声波——通常为一种独特的“铛铛”声；后者则用来监听回声。回声意味着有物体存在，而从发出声音到收到回声所用时间的长短意味着与该物体距离的远近。再发射一次声波就能计算出该物体的方向、移动速度和具体位置。

但坎默博士计划为潜艇设计一个外壳，能让声波在遇到潜艇后继续传播，就好像潜艇根本不存在一样。该想法依靠的是制造这种外壳所用材料的两个特性——密度和“体积模量”，后者是衡量物体弹性的一个标准。按道理应该可以定制出一种外壳，让声波形成一定的弯曲从而无法产生回声。这种设计还应避免将声音吸收掉，以免让声音产生“阴影”。

坎默最近在《物理评论通讯》（Physical Review Letters）周刊上发表的方法与伦敦帝国理工学院（Imperial College, London）教师约翰·彭德里（John Pendry）为阻挡光波所设计的隐形外壳类似（彭德里也是新发表的这篇论文的作者之一）。但这台声学设备比那台光学设备拥有独特的优势。制作隐形外壳很费技巧，因为只有在一定波长范围内设备才能发挥作用。比如，披上这种外壳的飞机或许对人眼来说是看不见的，但借助无线电波的雷达却能发现。